JP2004153976A - 無刷子電動機の駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】三角波の周期が一定であると電動機の負荷が大きい場合ブリッジインバータのスイッチング損失も増大する。この結果、大きな放熱器を必要とする。
【解決手段】三角波を用いてパルス列を作りパルスの幅を変えて回転速度制御を行う無刷子電動機の駆動装置において、三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔より短い周期と略等しい周期とに切り替えることによりスイッチング損失を低減する。これにより負荷が大きい場合においても小さな放熱器で運転可能となる。
【選択図】 図１
【解決手段】三角波を用いてパルス列を作りパルスの幅を変えて回転速度制御を行う無刷子電動機の駆動装置において、三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔より短い周期と略等しい周期とに切り替えることによりスイッチング損失を低減する。これにより負荷が大きい場合においても小さな放熱器で運転可能となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無刷子電動機の駆動装置に係り、特にスイッチング損失による発熱を低減する無刷子電動機の駆動装置の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による無刷子電動機の駆動装置について説明する。図５は従来技術による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。１は交流電源、２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、４はブリッジインバータ、６は位置検出回路、７は通電制御回路、８は回転速度測定回路、９は回転速度指令、１０は回転速度制御回路、１１は三角波発生回路、１２は変調回路、１３は合成回路であり、以上で無刷子電動機の駆動装置を構成している。５は無刷子電動機である。位置検出回路６は無刷子電動機５の回転子磁極位置を検出し回転子位置信号を発生する。冷蔵庫等の圧縮機電動機は高温高圧の冷媒雰囲気中に置かれるためホール素子等のセンサが使えない。このため電動機巻線の逆起電力等から回転子位置を検出するセンサレス方式が用いられる。通電制御回路７は回転子位置信号に基づきブリッジインバータ４の通電相を決定する。無刷子電動機は回転子の磁石の位置に対応した固定子巻線に通電し、通電相を順に切り替えて回転を維持する。回転速度測定回路８は回転子位置信号から無刷子電動機５の回転速度を測定する。回転速度制御回路１０は回転速度司令９と回転速度測定回路８が測定した無刷子電動機５の回転速度を比較して速度制御信号を発生する。変調回路１２は速度制御信号を三角波発生回路１１の三角波で変調して該ブリッジインバータの出力電圧を制御するパルス列を作成する。無刷子電動機５の回転速度が回転速度指令９より小さい場合はパルスの幅を大きくする。無刷子電動機５の回転速度が回転速度指令９より大きい場合はパルスの幅を小さくする。これにより無刷子電動機５の回転速度を回転速度指令９に一致させる。合成回路１３はパルス列と通電信号を合成してブリッジインバータ４の駆動信号を作成する。以上の動作により無刷子電動機５が駆動される。
【０００３】
従来技術による電動機の駆動装置として、下記する特許文献１および２がある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６１−２７９９０号公報
【特許文献２】
特開平６−６２５９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術における無刷子電動機の駆動装置において、三角波発生回路１１の三角波の周期が一定であるため無刷子電動機５の負荷が大きい場合ブリッジインバータ４の電流も大きくなり、従ってスイッチング損失も増大する。この結果、ブリッジインバータ４の放熱のために大きな放熱器を必要とする。
【０００６】
本発明の目的は、負荷が大きい場合においてスイッチング損失を低減し発熱を少なくして大きな放熱器を要さない無刷子電動機の駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、三角波発生回路が発生する三角波の周期を切り替えることにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１により説明する。図１は本発明による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。１は交流電源、２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、４はブリッジインバータ、６は位置検出回路、７は通電制御回路、８は回転速度測定回路、９は回転速度指令、１０は回転速度制御回路、１１は三角波発生回路、１２は変調回路、１３は合成回路、１４は周期切替回路、１５は温度検出回路であり、以上で無刷子電動機の駆動装置を構成している。５は無刷子電動機である。無刷子電動機の駆動制御については従来技術と同じであるので説明は省略する。
【０００９】
図２は変調回路１２において速度制御信号を三角波で変調してブリッジインバータの出力電圧を制御するパルス列を作成する動作の説明図である。一定の振幅の三角波と速度制御信号を比較して、三角波より速度制御信号の電圧が高い部分にパルスを発生させる。無刷子電動機の回転速度が回転速度指令より小さい場合は、速度制御信号を徐々に大きくしてパルスの幅を大きくする。パルスの幅が大きくなると無刷子電動機の印加電圧が大きくなり回転速度が増大する。逆に、回転速度が大きい場合は徐々に小さくしてパルスの幅を小さくする。このようにして、無刷子電動機の回転速度は回転速度指令と等しくなる。
【００１０】
パルス列は合成回路１３でブリッジインバータ４の駆動信号と合成される。図３は合成されたブリッジインバータの駆動信号の例である。パルス列に従ってブリッジインバータのスイッチング素子がスイッチングを行う。このオンおよびオフの動作時にスイッチング損失が発生する。このスイッチング周波数は高いほど電動機の効率は高くなるがブリッジインバータのスイッチング損失が増大する。パルス列の周期すなわち三角波の周期は周波数に表すと通常数ｋＨｚにすることが多い。電動機の効率をスイッチング損失を考慮してスイッチング周波数は決定される。
【００１１】
冷蔵庫の圧縮機をインバータで駆動する場合、通常の運転においてはインバータの発熱は問題にはならない。しかしながら、冷蔵庫を据え付けた時の運転時は、庫内が周囲温度と同じで冷えていないため負荷状態となっている。このため庫内が冷えるまでの間は負荷が大きくインバータの発熱も大きい。この据え付け時の負荷が大きな状態での運転においても放熱できる放熱器を使用しなければならない。本発明の目的は負荷が大きな時にスイッチング損失を低減し放熱器を小さくする手段を提供することにある。
【００１２】
据え付け時の庫内が冷えるまでの運転は、通常早く庫内を冷やすために圧縮機の回転速度を大きくして運転する。しかしながらこの時も通常の運転と同様に数ｋＨｚでスイッチングを行っている。本発明は、据え付け時の運転は電動機の効率低下や騒音の増大等の若干の性能低下は問題視されないことに着目し、スイッチング損失を低減する手段を提供するものである。
【００１３】
図４は本発明による合成されたブリッジインバータの駆動信号の例である。三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔と略等しくすることにより通電中のスイッチングをなくしスイッチング損失を低減するものである。この場合においても、三角波と速度制御信号を比較してパルス列を作成して無刷子電動機の回転速度を制御するので冷蔵庫の運転については何ら問題ない。
【００１４】
本実施例では温度検出回路１５の作用によりブリッジインバータの温度を検出し、予め設定した温度より高くなった場合に三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔と略等しくする。これよりスイッチング損失が低減される。三角波の周期が頻繁に切り替わることによる不具合を回避するためには、切り替える温度にヒステリシスを付ければ良い。
【００１５】
次に、本発明の他の実施例について説明する。第１の実施例ではブリッジインバータ４の温度により三角波の周期を切り替えているが、温度の他に電流の大きさで切り替えても良い。また、冷蔵庫の負荷は据え付け運転時に庫内の温度が冷えるまで間が特に大きくなる。従って、据え付け運転に予め設定した時間だけ三角波の周期を切り替えても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷が大きい場合においてスイッチング損失を低減し発熱を少なくして大きな放熱器を要さない無刷子電動機の駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】変調回路によるパルス列作成の説明図である。
【図３】三角波の周期が通電時間より短い場合の説明図である。
【図４】三角波の周期が通電時間と略等しい場合の説明図である。
【図５】従来技術による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…整流用のダイオード、３…平滑用のコンデンサ、４…ブリッジインバータ、５…無刷子電動機、６…位置検出回路、７…通電制御回路、８…回転速度測定回路、９…回転速度指令、１０…回転速度制御回路、１１…三角波発生回路、１２…変調回路、１３…合成回路、１４…周期切替回路、１５…温度検出回路。
【発明の属する技術分野】
本発明は無刷子電動機の駆動装置に係り、特にスイッチング損失による発熱を低減する無刷子電動機の駆動装置の制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術による無刷子電動機の駆動装置について説明する。図５は従来技術による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。１は交流電源、２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、４はブリッジインバータ、６は位置検出回路、７は通電制御回路、８は回転速度測定回路、９は回転速度指令、１０は回転速度制御回路、１１は三角波発生回路、１２は変調回路、１３は合成回路であり、以上で無刷子電動機の駆動装置を構成している。５は無刷子電動機である。位置検出回路６は無刷子電動機５の回転子磁極位置を検出し回転子位置信号を発生する。冷蔵庫等の圧縮機電動機は高温高圧の冷媒雰囲気中に置かれるためホール素子等のセンサが使えない。このため電動機巻線の逆起電力等から回転子位置を検出するセンサレス方式が用いられる。通電制御回路７は回転子位置信号に基づきブリッジインバータ４の通電相を決定する。無刷子電動機は回転子の磁石の位置に対応した固定子巻線に通電し、通電相を順に切り替えて回転を維持する。回転速度測定回路８は回転子位置信号から無刷子電動機５の回転速度を測定する。回転速度制御回路１０は回転速度司令９と回転速度測定回路８が測定した無刷子電動機５の回転速度を比較して速度制御信号を発生する。変調回路１２は速度制御信号を三角波発生回路１１の三角波で変調して該ブリッジインバータの出力電圧を制御するパルス列を作成する。無刷子電動機５の回転速度が回転速度指令９より小さい場合はパルスの幅を大きくする。無刷子電動機５の回転速度が回転速度指令９より大きい場合はパルスの幅を小さくする。これにより無刷子電動機５の回転速度を回転速度指令９に一致させる。合成回路１３はパルス列と通電信号を合成してブリッジインバータ４の駆動信号を作成する。以上の動作により無刷子電動機５が駆動される。
【０００３】
従来技術による電動機の駆動装置として、下記する特許文献１および２がある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６１−２７９９０号公報
【特許文献２】
特開平６−６２５９６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術における無刷子電動機の駆動装置において、三角波発生回路１１の三角波の周期が一定であるため無刷子電動機５の負荷が大きい場合ブリッジインバータ４の電流も大きくなり、従ってスイッチング損失も増大する。この結果、ブリッジインバータ４の放熱のために大きな放熱器を必要とする。
【０００６】
本発明の目的は、負荷が大きい場合においてスイッチング損失を低減し発熱を少なくして大きな放熱器を要さない無刷子電動機の駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、三角波発生回路が発生する三角波の周期を切り替えることにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１により説明する。図１は本発明による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。１は交流電源、２は整流用のダイオード、３は平滑用のコンデンサ、４はブリッジインバータ、６は位置検出回路、７は通電制御回路、８は回転速度測定回路、９は回転速度指令、１０は回転速度制御回路、１１は三角波発生回路、１２は変調回路、１３は合成回路、１４は周期切替回路、１５は温度検出回路であり、以上で無刷子電動機の駆動装置を構成している。５は無刷子電動機である。無刷子電動機の駆動制御については従来技術と同じであるので説明は省略する。
【０００９】
図２は変調回路１２において速度制御信号を三角波で変調してブリッジインバータの出力電圧を制御するパルス列を作成する動作の説明図である。一定の振幅の三角波と速度制御信号を比較して、三角波より速度制御信号の電圧が高い部分にパルスを発生させる。無刷子電動機の回転速度が回転速度指令より小さい場合は、速度制御信号を徐々に大きくしてパルスの幅を大きくする。パルスの幅が大きくなると無刷子電動機の印加電圧が大きくなり回転速度が増大する。逆に、回転速度が大きい場合は徐々に小さくしてパルスの幅を小さくする。このようにして、無刷子電動機の回転速度は回転速度指令と等しくなる。
【００１０】
パルス列は合成回路１３でブリッジインバータ４の駆動信号と合成される。図３は合成されたブリッジインバータの駆動信号の例である。パルス列に従ってブリッジインバータのスイッチング素子がスイッチングを行う。このオンおよびオフの動作時にスイッチング損失が発生する。このスイッチング周波数は高いほど電動機の効率は高くなるがブリッジインバータのスイッチング損失が増大する。パルス列の周期すなわち三角波の周期は周波数に表すと通常数ｋＨｚにすることが多い。電動機の効率をスイッチング損失を考慮してスイッチング周波数は決定される。
【００１１】
冷蔵庫の圧縮機をインバータで駆動する場合、通常の運転においてはインバータの発熱は問題にはならない。しかしながら、冷蔵庫を据え付けた時の運転時は、庫内が周囲温度と同じで冷えていないため負荷状態となっている。このため庫内が冷えるまでの間は負荷が大きくインバータの発熱も大きい。この据え付け時の負荷が大きな状態での運転においても放熱できる放熱器を使用しなければならない。本発明の目的は負荷が大きな時にスイッチング損失を低減し放熱器を小さくする手段を提供することにある。
【００１２】
据え付け時の庫内が冷えるまでの運転は、通常早く庫内を冷やすために圧縮機の回転速度を大きくして運転する。しかしながらこの時も通常の運転と同様に数ｋＨｚでスイッチングを行っている。本発明は、据え付け時の運転は電動機の効率低下や騒音の増大等の若干の性能低下は問題視されないことに着目し、スイッチング損失を低減する手段を提供するものである。
【００１３】
図４は本発明による合成されたブリッジインバータの駆動信号の例である。三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔と略等しくすることにより通電中のスイッチングをなくしスイッチング損失を低減するものである。この場合においても、三角波と速度制御信号を比較してパルス列を作成して無刷子電動機の回転速度を制御するので冷蔵庫の運転については何ら問題ない。
【００１４】
本実施例では温度検出回路１５の作用によりブリッジインバータの温度を検出し、予め設定した温度より高くなった場合に三角波の周期をブリッジインバータの転流間隔と略等しくする。これよりスイッチング損失が低減される。三角波の周期が頻繁に切り替わることによる不具合を回避するためには、切り替える温度にヒステリシスを付ければ良い。
【００１５】
次に、本発明の他の実施例について説明する。第１の実施例ではブリッジインバータ４の温度により三角波の周期を切り替えているが、温度の他に電流の大きさで切り替えても良い。また、冷蔵庫の負荷は据え付け運転時に庫内の温度が冷えるまで間が特に大きくなる。従って、据え付け運転に予め設定した時間だけ三角波の周期を切り替えても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、負荷が大きい場合においてスイッチング損失を低減し発熱を少なくして大きな放熱器を要さない無刷子電動機の駆動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の全体構成図である。
【図２】変調回路によるパルス列作成の説明図である。
【図３】三角波の周期が通電時間より短い場合の説明図である。
【図４】三角波の周期が通電時間と略等しい場合の説明図である。
【図５】従来技術による無刷子電動機の駆動装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１…交流電源、２…整流用のダイオード、３…平滑用のコンデンサ、４…ブリッジインバータ、５…無刷子電動機、６…位置検出回路、７…通電制御回路、８…回転速度測定回路、９…回転速度指令、１０…回転速度制御回路、１１…三角波発生回路、１２…変調回路、１３…合成回路、１４…周期切替回路、１５…温度検出回路。
Claims (2)
- 交流電源、該交流電源に接続された整流回路、該整流回路の出力端子に接続された平滑用コンデンサ、該平滑用コンデンサに接続されたブリッジインバータ、該ブリッジインバータに接続された無刷子電動機、該無刷子電動機の回転子位置を検出して回転子位置信号を発生する位置検出回路、回転子位置信号に基づいて前記ブリッジインバータの通電相を決定する通電制御回路、無刷子電動機の回転速度を測定する回転速度測定回路、無刷子電動機の回転速度と回転速度司令を比較して速度制御信号を発生する回転速度制御回路、三角波発生回路、速度制御信号を三角波で変調して該ブリッジインバータの出力電圧を制御するパルス列を作成する変調回路、該パルス列と通電信号を合成する合成回路より成る無刷子電動機の駆動装置において、上記三角波発生回路が発生する三角波の周期を該ブリッジインバータの転流間隔より短い周期と略等しい周期とに切り替えることを特徴とする無刷子電動機の駆動装置。
- 請求項１に記載の無刷子電動機の駆動装置を具備した冷蔵庫。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002319220A JP2004153976A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | 無刷子電動機の駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002319220A JP2004153976A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | 無刷子電動機の駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004153976A true JP2004153976A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32462124
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002319220A Pending JP2004153976A (ja) | 2002-11-01 | 2002-11-01 | 無刷子電動機の駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004153976A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2410139A (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | Pektron Group Ltd | Motor speed control |
| CN102664570A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 海尔集团公司 | 油烟机 |
| JP2016142423A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 冷蔵庫 |
| CN112994503A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-06-18 | 石家庄通合电子科技股份有限公司 | 单相全桥逆变器的spwm调制方法及终端设备 |
| DE112014000364B4 (de) | 2013-01-23 | 2024-02-29 | Trane International Inc. | Betriebsverfahren und Antriebssystem mit variabler Frequenz zur Vermeidung von Überhitzung |
-
2002
- 2002-11-01 JP JP2002319220A patent/JP2004153976A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2410139A (en) * | 2004-01-15 | 2005-07-20 | Pektron Group Ltd | Motor speed control |
| CN102664570A (zh) * | 2012-04-27 | 2012-09-12 | 海尔集团公司 | 油烟机 |
| DE112014000364B4 (de) | 2013-01-23 | 2024-02-29 | Trane International Inc. | Betriebsverfahren und Antriebssystem mit variabler Frequenz zur Vermeidung von Überhitzung |
| JP2016142423A (ja) * | 2015-01-30 | 2016-08-08 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 冷蔵庫 |
| CN112994503A (zh) * | 2021-04-30 | 2021-06-18 | 石家庄通合电子科技股份有限公司 | 单相全桥逆变器的spwm调制方法及终端设备 |
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